|
|
Residue Number System Based Building Blocks for Applications in Digital Signal Processing
Younes, Dina ; Brzobohatý, Jaromír (oponent) ; Vlček, Čestmír (oponent) ; Šteffan, Pavel (vedoucí práce)
This doctoral thesis deals with designing residue number system based building blocks to enhance the performance of digital signal processing applications. The residue number system (RNS) is a non-weighted number system that provides carry-free, parallel, high speed, secure and fault tolerant arithmetic operations. These features make it very attractive to be used in high-performance and fault tolerant digital signal processing (DSP) applications. A typical RNS system consists of three main components; the first one is the binary to residue converter that computes the RNS equivalent of the inputs represented in the binary number system. The second component in this system is parallel residue arithmetic units that perform arithmetic operations on the operands already represented in RNS. The last component is the residue to binary converter, which converts the outputs back into their binary representation. The main aim of this thesis was to propose novel structures of the basic components of this system in order to be later used as fundamental units in DSP applications. This thesis encloses improving and designing novel structures of these components, simulating and verifying their efficiency via FPGA implementation. In addition to suggesting novel structures of basic RNS components, a detailed study on different moduli sets that compares and determines the most efficient one for different dynamic range requirements is also presented. One of the main outcomes of this thesis is concluding and verifying the main condition that should be met when choosing a moduli set, in order to improve the timing performance of a DSP application. An RNS-based image processing application is also proposed. Its efficiency, in terms of timing performance and power consumption, is proved via comparing it with a binary-based one. Finally, the main considerations that should be taken into account when choosing to use the binary number system or RNS are also discussed in details.
|
|
|
Accelerated sensor data analysis using an embedded system with a graphics processing unit
Maczkó, Adam ; Myška, Vojtěch (oponent) ; Tomašov, Adrián (vedoucí práce)
The thesis deals with two main goals, namely the acceleration of data analysis and the subsequent visualization of this data. The purpose is to speed up the supplied application so that it is suitable for protecting optical infrastructures through real-time analysis of polarization state changes and visualization of its outputs. The thesis describes topics that are important in terms of accelerating computations on the graphics processor, particularly principles of parallelism, parallel programming, processes, threads, and parallel architectures. In addition, the thesis describes the capabilities of the Jetson Nano platform. The output of the thesis is an application that is capable of performing computations on the graphics processor and has a web interface for visualizing the analyzed data. The PyTorch library was used for acceleration on the graphics processor. Visualisation was achieved through the React framework in conjunction with the react-spectrogram and ApexCharts libraries.
|
|
|
On Parallel Processing in Formal Models: Jumping Automata and Normal Forms
Kocman, Radim ; Černá, Ivana (oponent) ; Janoušek, Jan (oponent) ; Meduna, Alexandr (vedoucí práce)
The present thesis introduces and studies new possibilities of parallel processing in formal models. More specifically, it focuses its attention on parallel versions of jumping finite automata and on normal forms of grammars with interesting parallel properties. In the first part of this thesis, we give an initial motivation for studying parallel processing in formal models. We briefly introduce jumping models and normal forms of grammars and grammar systems. Finally, we state the precise focus and goals of our research. The second part of this thesis is focused on new results on jumping finite automata. First, we introduce n-parallel jumping finite automata that enhance the original jumping finite automaton model with multiple reading heads. The rest of the chapter then studies the accepting power of the model under two different jumping modes. Second, we introduce double-jumping finite automata and explore advanced jumping modes utilizing two heads. We study the accepting power of the models and also the closure properties of the related language families. Lastly, we introduce jumping 5'->3' Watson-Crick finite automata that combine the jumping behavior with the biology-inspired Watson-Crick finite automata that process double-stranded DNA sequences. The rest of this chapter then studies the accepting power of the model under unrestricted and various restricted conditions. The third part of this thesis is focused on new results on CD grammar systems. We introduce two types of transformations that turn arbitrary general grammars into equivalent two-component general CD grammar systems of very reduced and simplified forms. Apart from the reduction and simplification, we describe several other useful properties concerning these systems and the way they work. In the last part, we mention possible application perspectives for the introduced models and normal forms, and we conclude the thesis with the final summary and the description of theoretical perspectives for the achieved results.
|
|
|
Image Segmentation On CPU/GPU
Bravenec, Tomáš
This article is focused on using graphical processing units for parallel data processing, specifically on image processing. Main focus of this thesis is determining time difference in image processing using graphical processing unit and classic approach on processor. Another focus is accessing webcam and processing of captured frames.
|
|
|
Komponent pro sémantické obohacení
Doležal, Jan ; Otrusina, Lubomír (oponent) ; Dytrych, Jaroslav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá komponentou pro sémantické obohacení textu (SEC), která ve vstupním textovém dokumentu nebo vertikálním textu vyhledá entity (např. osoby nebo místa) a informace o nich vrátí na výstup. Cíle této komponenty jsou vytvoření jednotného rozhraní pro nástroje rozpoznávající entity v textu, umožnění paralelního zpracování dokumentů, úspora operační paměti při využívání znalostní báze a zrychlení přístupu k jejímu obsahu. K tomu byl specifikován výstup pro nástroje rozpoznávající entity v textu, implementován nástroj pro uložení předzpracované znalostní báze do sdílené paměti a při tvorbě komponenty bylo využito schéma klient-server.
|
|
|
Voxelizace 3D modelů a jejich zpracování s využitím GPU
Brída, Ján ; Milet, Tomáš (oponent) ; Španěl, Michal (vedoucí práce)
Táto práca sa zameriava na analýzu súčasných techník pre povrchovú a úplnú binárnú voxelizáciu 3D modelov. Stručne popisuje aktuálné trendy v tejto problematike a identifikuje vhodnú metódu s cieľom paralelizácie daného riešenia na grafických kartách. Konkrétne vysvetľuje implementačný proces zvoleného algoritmu, ktorý bol popísaný v práci Fast Parallel Surface and Solid Voxelization on GPUs , produkujúci riedky voxelový oktálový strom. Výsledky projektu se blížia meraním pôvodných autorov. Taktiež je tu prezentované nové riešenie paralelnej extrakcie hladkej izoplochy z tejto štruktúry založené na Marching Cubes , ktoré redukuje počet prechádzaných kociek až o 98 % vo vysokých rozlíšeniach. Výsledkom implementácie je framework použiteľný pri ďalšom spracování voxelových scén.
|
|
|
Segmentace obrazu pomocí GPU
Bravenec, Tomáš ; Mego, Roman (oponent) ; Frýza, Tomáš (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na využití potenciálu grafických karet v oblasti paralelního zpracování dat, přesněji na zpracování obrazu. Zabývá se určením rozdílu v rychlosti zpracování pomocí grafické karty a běžného přístupu pomocí procesoru. Práce se dále zabývá snímáním obrazu pomocí webkamery.
|
|
|
Automatické strojové metody získávání znalostí z multimediálních dat
Mašek, Jan ; Chromý, Erik (oponent) ; Vozňák, Miroslav (oponent) ; Burget, Radim (vedoucí práce)
Kvalitní a efektivní zpracování rostoucího množství multimediálních dat začíná být v dnešní době stále více potřebné pro získání určité znalosti z těchto dat. Práce se zabývá výzkumem, implementací, optimalizací a experimentálním ověřením automatických metod strojového učení pro získávání znalostí z multimediálních dat, kde bylo v řadě příkladů dosaženo vyšší přesnosti ve srovnání s konvenčními metodami a vybrané výsledky byly publikovány v časopisech s impaktním faktorem [1, 2]. K tomu byly v práci speciálně vytvořeny výpočetní metody, které využívají masivně paralelní hardware, díky kterému je dosaženo úspory elektrické energie a výpočetního času při dosažení lepší přesnosti řešených problémů. Výpočty trvající běžně v řádech dní bylo možné urychlit novými metodami na několik málo minut. Funkčnost vytvořených metod byla ověřena na vybraných problémech: detekce krční arterie z ultrazvukových snímků a následné určení stupně nemoci této arterie, detekce staveb z leteckých snímků pro získání jejich zeměpisných souřadnic, detekce jednotlivých materiálů obsažených v meteoritu ze snímků počítačové tomografie, zpracování velkých databází strukturovaných dat, klasifikace hutních materiálů s pomocí laserové spektrometrie a automatická klasifikace emocí z textů.
|
|
|
Využití paralelizovaných matematických operací v oblasti zpracování dat
Polášek, Jaromír ; Ležák, Petr (oponent) ; Mžourek, Zdeněk (vedoucí práce)
Tato Bakalářská práce se zabývá zrychlení výpočtů funkcí paralelními výpočty, zprostředkovaných grafickými kartami NVDIA, prostřednictvím technologie CUDA. Teoretická část popisuje obecné principy paralelních výpočtů a základní vlastnosti a parametry grafických karet NVDIA. Teoretické část se také věnuje základním principům technologie CUDA. Konec teoretické části se věnuje knihovnám FFTW a CuFFT. Praktická část se zabývá srovnání výkonu GPU a CPU na funkcích filter2D a Canny a možnostem praktického zrychlení výpočtu rychlé konvoluce. V praktické části jsou také popsány ukázky kódu, který byly použity pro srovnání výkonu GPU a CPU. Výsledky těchto programů jsou následně zaneseny do grafů a zhodnoceny.
|
|
|
Využití přenosových vlastností optických kabelů pro určování polohy stanic v síti Internet
Chmelař, Jakub ; Verner, Lukáš (oponent) ; Komosný, Dan (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou IP geolokace, tedy určování geografické polohy stanice v síti Internet. Znalost geografické polohy uživatele umožňuje jednak cílení specifických služeb a informací jako např. reklama či předpověď počasí, ale také lepší využití přenosových kapacit sítě díky poskytnutí obsahu ze zdrojů umístěných uživateli blíže. Hlavním tématem práce je geolokační metoda Speed of Internet (SOI), patřící mezi tzv. aktivní metody postavené na měření zpoždění v síti. Problematice měření zpoždění je proto věnována teoretická část práce, ve které jsou dále popsány nejpoužívanější aktivní metody. V praktické části je popsána implementace metody SOI, která byla vytvořena v programovacím jazyce Python. S touto implementací byla následně provedena série měření, díky kterým je možné porovnat výsledky metody SOI s ostatními geolokačními technikami. Poslední část práce je věnována zhodnocení těchto výsledků a nabízí několik možných úprav, které by mohly vést ke zvýšení přesnosti popsané implementace.
|
host ::
RSS.